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关键词:生物技术;生物安全;生物废弃物;实验室管理;防护措施
随着生物、医疗、卫生事业的迅速发展以及生物技术的应用,在基因工程、生物技术开发、病毒研究等方面,对于实验室生物安全提出更高的要求。最近十年,新的生物安全问题不断的出现,如SARS、禽流感、疯牛病、艾滋病、禽流感疫情等疾病,甚至炭疽病毒等生物恐怖事件,使到实验室的生物安全问题成为全球关注的问题,也已引起各国政府的高度重视。实验室生物安全不仅是实验室的局部问题,而且是涉及到环境安全和社会安全的问题。
1 生物安全及实验室生物安全的概念
生物安全的概念有狭义和广义之分。狭义生物安全是指防范由现代生物技术的开发和应用(主要指转基因技术)所产生的负面影响,即对生物多样性、生态环境及人体健康可能构成的危险或潜在风险。广义生物安全不仅针对现代生物技术的开发和应用,它涵盖了狭义生物安全的概念并且包括了更广泛的内容。大致分为3个方面:①指人类的健康安全;②指人类赖以生存的农业生物安全;③指与人类生存有关的环境生物安全。
2实验室生物安全存在的问题与现状
2.1生物安全意识和自觉性有待强化,执行安全制度及安全标准不严格
由于生物安全工作涉及的相关部门多、涉及面广,而且生物安全管理工作只是从近十年里才引起重视,所以有关人员的生物安全意识淡薄、自觉性不强,生物安全管理工作还有待加强,管理制度和措施有待进一步落实和完善,有关专业人员的安全防护知识和专业操作技能的培训有待加强,安全设施需待完备。另外,自从新的生物安全问题不断的出现后,各相关部门加快了生物安全实验室的建设(尤其是三级实验室的建设),但是长期以来由于我国对生物安全实验室的建设缺乏统一的监督与管理,所以缺少建设与验收的标准,执行安全制度及安全标准不严格。
2.2.法律法规及规章制度不完善,基础设施建设不完善
我国目前虽然已经制定了部分有关生物安全的法规、政策、标准文件及规章制度,包括专门性的生物安全立法文件和相关性的生物安全立法文件。但与生物安全立法较完善的国家相比,我国生物安全立法的法规级别较低,立法体系不够健全,远不能适应我国面临的相当严峻的生物安全问题。此外,基础设施建设不完善,如除菌系统等,缺少生物废弃物的安全处理装置等,缺少完善的实验室生物安全管理的规章制度,存在实验室生物安全隐患。
3 实验室生物安全管理的主要措施
3.1成立生物安全管理组织
实验室所在单位法定代表人是实验室生物安全管理的最高管理者,他要确保实验室生物安全工作应有的资源(人、财、物等),并根据情况制定实现生物安全目标、持续改进的措施,同时制定激励措施,保证管理体系运行的有效性和效率。实验室生物安全管理实行分级负责制,成立生物安全委员会,具体负责实验室生物安全的组织管理与监督实施工作。由于生物安全管理环节多,部门职能交叉,还应明确各部门职责,实验室主任应为实施生物安全具体管理工作的第一负责人,另设实验室生物安全专门负责人,负责监督检查实验室技术规范和操作规程的落实情况。成立生物安全管理机构的目的是加强实验室生物安全管理。
3.2 制定安全标准并健全法规和实验室管理制度
实验者往往忽略实验室的生物安全管理,因此制定安全标准并健全法规和实验室管理制度并严格执行是非常必要的,应制定安全标准和健全生物安全法、生物安全管理办法等法规。明确规定生物安全管理的原则目标、基本管理制度和措施实施程序监督管理体制违法责任损害赔偿等条款等。制定和完善各类与生物安全有关的实验室相应的规章制度,如生物安全操作程序及防护措施等。
3.3 提高工作人员的安全防范意识
不提高工作人员的安全防范意识,就是要严格遵守国家相关规定,严格进行生物安全管理,加强宣传教育,定期对实验室工作人员进行严格的生物安全培训。要学习国家有关生物安全的法律法规以及实验室生物安全方面的知识。还要加强对外来人员如进修人员实习的学生的管理, 全面掌握防止生物危害的知识在工作前工作中工作后都能自觉遵守实验室有关生物安全的各项规定,通过教育培训使相关人员养成高度重视和认真对待实验室生物安全问题的习惯。
3.4 加强生物废弃物的管理
(1)完善安全管理制度,加强执行力度;(2)由于废弃物种类不同、性质各异,为减少交叉与重叠污染以及可能的直接机械伤害,不同废弃物应该分类储存,及时回收处理;(3)建立专门的机构进行监督和管理;(4)提高认识,加强宣传力度,强化岗位培训。
3.5建立安全预警机制
由于实验室的生物安全问题常常是隐性的,为防患于未然,一项很重要的工作就是建立有效的预警预报系统。 如对相关人员定期体检实行实验室准入制度,采取有针对性的免疫预防措施等,使安全隐患或生物安全事故能够被及时发现、及时报告、 快速反应、及时采取纠正措施给予解决和控制,避免事故的发生或将事故造成的损失降到最低。同时政府职能部门要加强监管力度 全面掌握生物实验室的名称 地点等级项目安全操作程序及防护措施等各项工作并就有关数据信息进行全面的统计汇总以便更好地协助专家做好各项指导工作。
5小结
鉴于上述文献复习所分析的实验室生物安全存在的问题与现状,建议从成立管理实验室生物安全的组织、制定安全标准并健全法规和实验室管理制度、提高工作人员的安全防范意识、加强生物废弃物的管理、建立安全预警机制、加强生物材料的检疫工作等几方面加强实验室生物安全管理。
参考文献
2.学生要认真听讲,在教师的指导下按步骤操作实验。
3.学生要认真观察实验现象,细心解剖,做好记录,填好实验报告。
4.注意实验室卫生,对解剖实验的物品,不能乱扔,要放在指定位置。
5.做完全实验后要把仪器、标本放回原处,防止损坏。
生物科学是一门实验学科,许多规律、结论的得出都是借助于实验。自2007年实行新课程高考以来,实验题的考查方式呈现多样化,既有对教材实验的考查,又有对教材科学史实验的考查,还有也是最重要的是新情境下的科学探究实验的考查。在这种情况下,仅靠高三黑板上的讲实验及实验设计三步法的系统复习对于学生的实验与探究能力的培养毫无疑问是低效的。那么应如何使高三生物实验复习做到有效、高效呢? 一、归类复习,把握规律 考纲中规定,“生物知识内容表”中所列出的20个实验属于必修和选修3的考试范围。考纲要求考生能够独立完成这些实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。为此,高三的实验复习应该分为两个阶段:第一阶段是随着第一轮复习同步复习相关的实验,第二阶段是进行相关实验方法和技术的归类复习。根据所用实验技术、方法可将上述的20个实验分为显微观察、物质提取鉴别、模拟、调查、探究五大类。对于这几类实验,相关的归类总结如下。 1.显微观察类 此类实验(名称、内容见表1)常综合运用显微观察技术、染色技术、装片制作技术等。 2.物质提取、鉴别类 此类实验常利用某种试剂对生物体或细胞中的成分进行鉴别,不同的鉴别对象要用不同的试剂。归类见表2。 3.模拟类 考纲中此类实验包括三个:①模拟探究细胞表面积与体积的关系;②通过模拟实验探究膜的透性;③模拟尿糖的检测。这些实验的原理各异,但都是利用模拟材料来模拟生物对象,根据实验现象得出不同的实验结论。例如实验①是用3cm×3cm×6cm含酚酞的琼脂块来模拟细胞,实验②是用玻璃纸(半透膜)来模拟生物膜,实验③是用模拟“尿样”来模拟真正的尿样。通过上述模拟实验得出以下结论:实验①—琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而减小,NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而减小;实验②—生物膜与半透膜类似,都允许水分子透过,但是生物膜具选择性;实验③—尿中有糖,经检测可见试纸变色,且变色程度的深与浅意味着糖含量的多与少。 4.调查类 调查类实验要用到调查法,调查法中常使用统计技术和测量技术。考纲中所涉及的调查类实验包括:①种群密度的取样调查;②调查常见的人类遗传病;③土壤中动物类群丰富度的研究。这些实验常从研究对象、统计方法、计算公式等方面加以区别。例如实验①中可用标志重捕法对活动能力强、活动范围大的动物进行取样调查,所用到的计算公式是:个体总数(N)初次捕获个体数=再次捕获个体数重捕的标志个体数;可用样方法对植物或活动能力弱、活动范围小的动物等进行取样调查,所用到的计算公式是发病率=患病人数被调查人数×100%。实验②中常用汇总法对人类的某种遗传病进行调查,所用到的计算公式是记名计算法、目测估计法对土壤中的小动物进行调查研究,根据调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度。 5.探究类 考纲中涉及的探究类实验包括:①探究影响酶活性的因素;②探究酵母菌的呼吸方式;③探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用;④探究培养液中酵母菌数量的动态变化;⑤探究水族箱(鱼缸)中群落的演替。另外高考还经常考查教材外的探究类实验。对于探究类实验需要依据科学探究的一般程序对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。具体程序及其设计详见本文第四部分。 二、真题演练,寻找规律 通过前面的归类,师生们对各类实验的规律已有所把握,下面阐述如何通过真题的演练,寻找复习规律。真题,即高考题。精心地选择高考题,在解题过程中对复习规律灵活掌握,学会举一反三,是提高实验有效性的做法之一。例1(2009•福建理综)下列对有关实验的叙述,正确的是( )A.在观察洋葱细胞有丝分裂实验中,将已经解离、漂洗、染色的根尖置于载玻片上,轻轻盖上盖玻片后即可镜检。B.对酵母菌计数时,用吸管吸取培养液滴满血球计数板的计数室及其四周边缘,轻轻盖上盖玻片后即可镜检。C.在叶绿体色素提取实验中,研磨绿叶时应加一些有机溶剂,如无水乙醇等。D.检测试管中的梨汁是否有葡萄糖,可加入适量斐林试剂后摇匀并观察颜色变化。首先进行试题分析。该试题考查了考纲中四个实验的实验步骤:A选项考查的是“观察洋葱细胞的有丝分裂”实验的制片步骤,该实验制作装片的正确步骤是根尖需经过解离、漂洗、染色、压片以后,才可以用于观察,而A选项未经压片操作无法观察到分裂相;B选项考查的是“探究培养液中酵母菌数量的动态变化”实验,由于酵母菌繁殖速度很快,为做到准确计数,对酵母菌计数时,通常用抽样检测的方法,具体做法为先将盖玻片放在计数室上,用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗入,多余培养液用滤纸吸去,稍待片刻,待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部,将计数板放到载物台上镜检,由此可见B不正确;C选项考查的是“叶绿体中色素的提取和分离”实验,在该实验中,因为色素不溶于水,而易溶于有机溶剂,因此在研磨绿叶时应加一些有机溶剂,如无水乙醇等;D选项考查的是“检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质”实验,检测试管中的梨汁是否有葡萄糖,可加入适量斐林试剂后摇匀,而后需用50~65℃水浴加热2min,再观察颜色变化,否则Cu2O不会呈现砖红色。所以C正确。通过该题分析可总结出以下复习规律: 1.理综考试的实验选择题经常是多个实验分别考查,因此在考纲实验的复习过程中,既要有对每个实验的细致复习(如实验原理、实验材料、实验用具如试剂等、实验步骤、实验结果、实验结论等的复习),又要有像前面那样的对比复习,把握相关实验的区别与联系,这样才能保证考生迅速提取所学信息,准确回答问题。#p#分页标题#e# 2.一个选项考查一个实验,因此复习时应对该实验进行变式训练,做到在高考真题下面增加变式训练题,考查该题实验的其他方面;在真题讲解时做到“一题多练”“一题多解”,即师生共同研讨针对该实验还可如何考查———进行编题解题训练。通过此种方式的演练,促进学生熟练掌握每个实验,规范、准确地回答每个实验的问题,真正达到实验复习的高效。 3.实验的考查内容很细,因此应创造条件让学生亲自动手做实验。由于科学强调“做”中学,因此目前的高考实验题越来越倾向于考查学生亲自动手做的情况,所以教师应创造条件让学生亲自动手做实验,在实验中体会、反思,这样既使学生熟练地掌握了实验方法,又有助于学生对实验内容的深入理解。即使学校没有实验条件,也应在播放实验视频的情况下创设仿真的实验问题情境,促使学生去思去想,从而弥补学生不能亲自动手做实验的缺陷。 三、挖掘教材,体验方法 《生物课程标准》和《生物考试大纲》都强调在重视基础知识、基本能力的前提下,要使学生学会生物科学探究的一般方法,重视科学素养的考查,在科学研究方法等方面对考生的表现进行测量。因此挖掘教材的科学史实验,使学生体验科学研究的方法,且体会各种科学探究方法在科学发现中的作用,并学会将其应用到探究类实验中,这是每个考生需要掌握的内容。同时将教材中介绍的方法迁移到其他实验问题的解决上可以起到事半功倍的效果。以数学模型为例。教材中介绍,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。且以理想环境中的细菌种群的数量增长为例,介绍了建立数学模型的一般步骤。下面总结数学模型的不同表达方式。以一个细菌为例,其产生的后代在不同时间的数量如表3所示。
这属于数学模型的表达方式之一—数据分析表格式。根据表3,可以写出n代细菌数量的计算方程式N=2n,此为数学模型的第二种表达方式—数学方程式,此种方式精确,但不直观。根据表3,还可以曲线形式表示,如图1,此为数学模型的第三种表达方式—坐标曲线式,此种方式直观,但精确度欠佳。上述三种表达方式即是生物教材以及高考试题(理论与实验题)中常涉及到的数学模型的类型。我们可据此迁移建立不同类型的数学模型。 四、运用方法,系统设计 运用教材中介绍的科学研究的方法可以进行各种探究实验的系统设计。探究实验的设计通常依据科学探究的一般程序进行,具体程序见图2。那么如何在探究实验中进行某程序的设计呢?首先,在设计实验时要注意遵循对照原则、等量原则、单一变量原则、科学性原则和平行重复原则等设计原则。而后要了解在整个实验探究过程中要涉及的上述基本环节(程序)。
以“拟定课题”为例。例题(2008•宁夏理综)在用生长素促进某植物枝条生根的实践过程中,发现枝条生根情况不一,分析其原因,认为可能与生长素的浓度有关。请据此拟定一个相关研究的课题,写出课题名称。解决此题时首先要明确一个典型的探究实验课题应包括哪些要素。对此一般从实验变量的角度考虑,即自变量、因变量、无关变量等,而后根据题目所给的信息理清因果关系,用足、用准条件。 在教学中发现对于此题学生起初的答案往往是“探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用”,这是教材中的一个实验,学生记住了并移植过来。但仔细分析会发现题干中并没有植物生长调节剂,而是生长素,且该实践只是针对某植物,不具有普适性,因此教师可以指导学生将“植物生长调节剂”调整为“生长素”,探究其“浓度”,将“扦插枝条生根”改为“扦插该植物枝条生根”,即完整准确的课题为:探究生长素浓度对该植物枝条生根的影响。这里面,关于探究实验课题的要素如下:生长素浓度是自变量,影响观察指标的因素;该植物枝条生根是因变量,生根数量是观察指标。 综上所述,一个完整的实验课题的模式为:实验课题=探究(或验证)+自变量+因变量其他程序可参照“拟定课题”进行逐项分析,鉴于篇幅略。以上从四个方面阐述了新课程背景下生物实验复习的有效措施。随着新课程的推进,只要我们在教学中加强教学研究,做好归类复习,善于总结规律并加以灵活运用,定会取得实验高考的优异成绩。
一、激发学生学习生物的兴趣
在初中生物实验教学中,要想激发学生的学习兴趣,教师必须解放思想,更新观念,放开学生的手、脚,不要牵着学生一步一步地走,让学生去模仿,教师要相信学生都能成功的完成实验,允许学生实验失败,鼓励他们从失败中找原因,直至实验成功,要让学生从实验中品尝到成功的喜悦。例如,在第二节调查周边环境中的生物中,调查校园、公园或农田的生物种类,可以带领学生到校园内调查校内的生物种类,并且可以把不认识的生物拍照课后查找。这样学生既了解了生物种类又熟悉了校园。但在放手实验时,首先要让学生带着明确的目的去实验、去探究,把知识从实验中体会出来,然后引导学生总结实验结论,这样既体现了教师的主导作用,又发挥了学生的主体作用,才能充分调动学生学习生物学知识的积极性。
二、不同实验方式的不同功能
观察实验是人对客观事物的一种生动的感性认识形式,它往往通过多种感觉器官的联合活动,并在思维的参与下进行的。例如,在观察花的结构中观察时,必须对观察者预先提出一定的目的或任务,拟定一定的计划,按计划仔细地观察,提出问题,寻求某种答案,这样才能保证注意力集中在所要观察的事物中。
演示实验是初中生物实验教材的一个重要组成部分,它具有现象鲜明、直观、简洁明了等特点,它是课文文字叙述的一个重要辅助部分。例如,光合作用还能产生氧气,教师演示学生观察,现象明显一目了然。离开了演示实验的铺垫,课文中的部分概念、原理及规律就显得苍白无力,如空中楼阁,飞来之峰了。
学生实验是学生学习活动的一个不可缺少的重要组成部分。新课程标准倡导学生的学习方式为“自主、合作与探究”,而学生分组实验正是这种学习方式的一个具体体现,也是落实“双基”的一个重要环节。例如,在学生分组实验中,练习使用显微镜、制作并观察植物细胞临时装片和观察认得口腔上皮细胞三节实验课中虽然也是观察实验但动手能力要求比较高,通过三节的实验练习,学生的观察能力,动手能力得到了很大的提高。实验前先将实验步骤由繁化简,再指导学生在预习中抓住每一步的关键,并在每个实验步骤 中规范操作,这样才可以收到好的实验效果。中规范操作,这样才可以收到好的实验效果。如在学习使用显微镜时,如果用左眼观察,要注意纠正学生用右眼观察或闭着右眼的习惯;转动转换器时,应及时纠正学生转换物镜的错误操作。这样学生就能很快对好光,观察到标本在视野中的图像。这样学生的合作、探究能力,分析问题、解决问题的思维能力,以及动手操作技能都得到了锻炼与提高。在实验中让学生体味了生物课其乐无穷,同时也锻炼了他们各方面的能力 。
三、培养学生发散思维能力
爱因斯坦说过“提出一个问题比解决一个问题更加重要,因为后者仅仅是方法和实验过程,而提出一个问题则要找到问题的关键、要害。”发现问题是解决问题的起点,而且也是解决问题过程中的一种动力,它孕育着希望的光芒、美好的情景,我们在教学中要尽量鼓励学生积极开动脑筋,希望他们通过自己不懈的努力和辛勤的劳动去发现问题。例如,在研究“消化”的实验里所提出的假设: “细胞膜只能透过小分子物质,食物中的大分子物质必须先变成小分子物质才能透过细胞膜。”这个假设的理论根据是:(1)人和动物都是由细胞构成的;(2)生活的细胞需要从外界吸收营养物质;(3)营养物质是通过细胞膜进入细胞里的;(4)人和动物的营养物质来源于食物;(5)食物营养成分中有大分子物质。通过生物实验使学生理解科学研究的基本过程,经过反复训练,从而提高学生分析问题和解决问题的能力。
——比较不同果蔬中维生素C的含量。
一、实验在教材中的地位与作用
中学生正处于身体发育和智力发育的关键时期,各种营养物质必须足量摄入,缺乏任何一种都会造成严重的后果。现在的中学生绝大多数都是独生子女,在家里娇生惯养,只吃自己喜欢吃的菜,吃自己喜欢吃的零食,这样势必会造成营养不良,如很多学生刷牙时有牙龈出血的症状,这就是缺乏维生素C导致的。通过本实验学生可以了解到哪些果蔬中含有维生素C,养成常吃新鲜果蔬的生活习惯,关注自身的身体健康。此外,很多中学生喜欢喝果蔬饮料而不喜欢吃新鲜的蔬菜水果,本实验也对二者的维生素C含量做了简单的比较。
二、实验原型及不足之处
教材中对人体所需的糖类、脂肪、蛋白质以及无机盐等营养物质的重要性有大篇幅的介绍,同时还安排了学生实验,而对于维生素这种人体需要量少但对人体生长发育以及生命活动调节有极其重要作用的营养物质却只做了简单的文字介绍,未在课上用直观的实验去展示。这样编排教材不仅失去了一次引起学生学习兴趣的机会,同时也失去了让学生进一步获取新知识的机会,我认为这是本教材的不足之处。
三、实验创新与改进之处
我认为应该编排为演示实验,直观性强。通过比较学生日常生活
中喜欢吃的果蔬以及果蔬饮料中的维生素C的含量,培养学生多吃新鲜果蔬的情感态度价值观,同时激发他们的学习兴趣。
四、实验器材
青椒、橙子、鲜橙多饮料、研钵、纱布、试管架、试管、烧杯、量筒、滴管、加碘的淀粉溶液。
五、实验原理
新鲜的果蔬中含有维生素C,维生素C可使加碘的淀粉溶液褪色。果蔬中维生素C含量越高,加碘的淀粉溶液退色的程度越大
六、实验过程
1. 将橙子和青椒去皮后在研钵中研碎,然后分别用双层纱布将汁液过滤到两个小烧杯中。
2. 配置加碘的淀粉溶液,取三支洁净、干燥的小试管,分别注入2毫升加碘的淀粉溶液。
3. 取一支洁净、干燥的滴管,吸取第一种汁液,逐滴加入第一支小试管中,边滴、边振荡、边观察现象。依此类推,将第二种汁 液滴加到第二支试管中,记下滴数,直到三种新鲜果蔬的汁液以及果蔬饮料全部滴加计数完毕。将三种果蔬的滴数进行比较,即可得出结论。
讨论:1. 三种果蔬汁液是否都含有维生素C?
2. 果蔬饮料与新鲜果蔬汁液,哪一种维生素C含量更高?
3. 实验结果说明了什么?
七、实验结果